JP2002229177A - ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位相シフトマスク - Google Patents
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位相シフトマスクInfo
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- JP2002229177A JP2002229177A JP2001021193A JP2001021193A JP2002229177A JP 2002229177 A JP2002229177 A JP 2002229177A JP 2001021193 A JP2001021193 A JP 2001021193A JP 2001021193 A JP2001021193 A JP 2001021193A JP 2002229177 A JP2002229177 A JP 2002229177A
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】マスクパターンの転写精度を向上させ、また、
検査を容易にするハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク、及びハーフトーン型位相シフトマスクを提供す
ること。 【解決手段】透明基板３上に、遮光性膜２、透明性膜１
が順次に形成されたハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクであって、露光波長における遮光性膜の屈折率
が透明性膜の屈折率よりも大きいこと。
検査を容易にするハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランク、及びハーフトーン型位相シフトマスクを提供す
ること。 【解決手段】透明基板３上に、遮光性膜２、透明性膜１
が順次に形成されたハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクであって、露光波長における遮光性膜の屈折率
が透明性膜の屈折率よりも大きいこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
ス中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用
のフォトマスク、及びこれを製造するためのフォトマス
ク用ブランクに関わるものであり、特に、フォトマスク
を通過する露光光間に位相差を与えることにより、転写
パターンの解像度を向上させるようにしたハーフトーン
型位相シフトマスク、及びハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクに関するものである。
ス中のフォトリソグラフィ工程で使用される露光転写用
のフォトマスク、及びこれを製造するためのフォトマス
ク用ブランクに関わるものであり、特に、フォトマスク
を通過する露光光間に位相差を与えることにより、転写
パターンの解像度を向上させるようにしたハーフトーン
型位相シフトマスク、及びハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、Ｓｉウ
エハー上などに微細パターンを形成するためのパターン
露光の際にマスクとしてフォトマスクが用いられる。こ
のフォトマスクの一種に位相シフト法を用いた位相シフ
トマスクがある。位相シフト法は、微細パターンを転写
する際の解像度を向上させる技術の１つであり、開発が
盛んに行われている。原理的にはマスクパターン上の隣
接する領域に互いの透過光の位相差が１８０度となるよ
うに位相シフト部を設けることにより、透過光が回折し
干渉し合う際に境界部の光強度を弱め、その結果として
転写パターンの解像度を向上させるものである。これに
より通常のフォトマスクに比べて飛躍的に優れた微細パ
ターンの解像度向上効果および焦点深度向上の効果を持
つ。
エハー上などに微細パターンを形成するためのパターン
露光の際にマスクとしてフォトマスクが用いられる。こ
のフォトマスクの一種に位相シフト法を用いた位相シフ
トマスクがある。位相シフト法は、微細パターンを転写
する際の解像度を向上させる技術の１つであり、開発が
盛んに行われている。原理的にはマスクパターン上の隣
接する領域に互いの透過光の位相差が１８０度となるよ
うに位相シフト部を設けることにより、透過光が回折し
干渉し合う際に境界部の光強度を弱め、その結果として
転写パターンの解像度を向上させるものである。これに
より通常のフォトマスクに比べて飛躍的に優れた微細パ
ターンの解像度向上効果および焦点深度向上の効果を持
つ。
【０００３】上記のような位相シフトマスクの一種とし
て、ハーフトーン型位相シフトマスクが開発されてい
る。ハーフトーン型位相シフトマスクは、透明基板上に
形成するマスクパターンを実質的に露光に寄与する強度
の光を透過させる透過部と、実質的に露光に寄与しない
半透過部とで構成し、この半透過部に透過光の位相反転
作用、及びパターン内部でレジストの感度以下での遮光
性の役割を持たせることにより、透過部と半透過部との
境界部近傍を通過した光が互いに打ち消し合うようにし
て、光強度のエッジ形状を急峻にし、解像度や焦点深度
を向上させマスクパターンを忠実にウエハー上に転写す
る効果を有したものである。
て、ハーフトーン型位相シフトマスクが開発されてい
る。ハーフトーン型位相シフトマスクは、透明基板上に
形成するマスクパターンを実質的に露光に寄与する強度
の光を透過させる透過部と、実質的に露光に寄与しない
半透過部とで構成し、この半透過部に透過光の位相反転
作用、及びパターン内部でレジストの感度以下での遮光
性の役割を持たせることにより、透過部と半透過部との
境界部近傍を通過した光が互いに打ち消し合うようにし
て、光強度のエッジ形状を急峻にし、解像度や焦点深度
を向上させマスクパターンを忠実にウエハー上に転写す
る効果を有したものである。
【０００４】また、近年ではウエハー上に転写されるマ
スクパターンの解像度をより高めるために、半透過部に
おける光の透過率を高めた高透過率ハーフトーンマスク
も提案されている。高透過率ハーフトーンマスクは半透
過部の透過率が高く、位相が反転して透過する光の強度
も強くなる。このため位相の打ち消し効果が高くなり、
Ｓｉウエハー上へのマスクパターン転写時における解像
度が向上する。
スクパターンの解像度をより高めるために、半透過部に
おける光の透過率を高めた高透過率ハーフトーンマスク
も提案されている。高透過率ハーフトーンマスクは半透
過部の透過率が高く、位相が反転して透過する光の強度
も強くなる。このため位相の打ち消し効果が高くなり、
Ｓｉウエハー上へのマスクパターン転写時における解像
度が向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ハーフトーン型位相シ
フトマスク、及びハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランクでは、位相シフトマスクとしての本来の光学特性
であるパターン露光の際の、露光波長での位相変化量及
び透過率が所望の条件を満たすことの他に、露光波長で
の反射率が低減されていること、及びパターン検査の際
の検査波長での反射率が増大されている（透過率が低減
されている）ことが必要である。これは、露光波長での
フォトマスクの反射率が高いと露光を行う際にフォトマ
スクとウエハーとの間に多重反射がおこり、マスクパタ
ーンの転写精度が低下してしまうからである。
フトマスク、及びハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランクでは、位相シフトマスクとしての本来の光学特性
であるパターン露光の際の、露光波長での位相変化量及
び透過率が所望の条件を満たすことの他に、露光波長で
の反射率が低減されていること、及びパターン検査の際
の検査波長での反射率が増大されている（透過率が低減
されている）ことが必要である。これは、露光波長での
フォトマスクの反射率が高いと露光を行う際にフォトマ
スクとウエハーとの間に多重反射がおこり、マスクパタ
ーンの転写精度が低下してしまうからである。
【０００６】また、位相シフトマスクの検査・寸法測定
での、検査波長は、ハーフトーン型位相シフトマスクを
用いて露光を行う際の露光波長より長い波長の光が用い
られ、例えば、露光波長が２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザ
ー）の場合に、検査波長は高圧水銀灯のｉ線（波長３６
５ｎｍ）といった紫外域の光が用いられる。この検査波
長に対する反射率が低い（透過率が高い）と、透過部
（透明基板）と半透過部のコントラストが低下するた
め、検査・寸法測定が困難になるという問題が生じてし
まうからである。尚、理想的には、検査・寸法測定にも
露光波長と同じ波長の光を用いることが望ましいのであ
るが、短い波長を発生させるのはコストが高くなるた
め、露光波長が年々短くなる中で、検査波長は露光波長
に比較し長い波長にとどまっている。
での、検査波長は、ハーフトーン型位相シフトマスクを
用いて露光を行う際の露光波長より長い波長の光が用い
られ、例えば、露光波長が２４８ｎｍ（ＫｒＦレーザ
ー）の場合に、検査波長は高圧水銀灯のｉ線（波長３６
５ｎｍ）といった紫外域の光が用いられる。この検査波
長に対する反射率が低い（透過率が高い）と、透過部
（透明基板）と半透過部のコントラストが低下するた
め、検査・寸法測定が困難になるという問題が生じてし
まうからである。尚、理想的には、検査・寸法測定にも
露光波長と同じ波長の光を用いることが望ましいのであ
るが、短い波長を発生させるのはコストが高くなるた
め、露光波長が年々短くなる中で、検査波長は露光波長
に比較し長い波長にとどまっている。
【０００７】以上のような問題を回避するために、フォ
トマスク面での反射防止技術の検討がなされ、ハーフト
ーン型位相シフトマスクにおいては、例えば、半透過部
を形成する材料に反射率の低い薄膜材料を用いることが
検討されてきた。しかし、特に露光波長の短波長化また
は露光波長での高透過率化への対応を行う中では、露光
波長での位相差と透過率の制御を行うことにより、露光
波長での反射率が高くなり、検査波長での反射率が低く
なる（透過率が増大する）などの問題が生じやすくな
る。
トマスク面での反射防止技術の検討がなされ、ハーフト
ーン型位相シフトマスクにおいては、例えば、半透過部
を形成する材料に反射率の低い薄膜材料を用いることが
検討されてきた。しかし、特に露光波長の短波長化また
は露光波長での高透過率化への対応を行う中では、露光
波長での位相差と透過率の制御を行うことにより、露光
波長での反射率が高くなり、検査波長での反射率が低く
なる（透過率が増大する）などの問題が生じやすくな
る。
【０００８】本発明は、上記の問題を解決するために、
半透過部を形成する材料を選択し、光学的に制御するこ
とにより、マスクパターンの転写精度を向上させ、ま
た、検査を容易にするハーフトーン型位相シフトマスク
用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位相シフ
トマスクを提供することを課題とする。
半透過部を形成する材料を選択し、光学的に制御するこ
とにより、マスクパターンの転写精度を向上させ、ま
た、検査を容易にするハーフトーン型位相シフトマスク
用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位相シフ
トマスクを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上
に、遮光性膜、及び透明性膜が順次に形成されたハーフ
トーン型位相シフトマスク用ブランクであって、ハーフ
トーン型位相シフトマスクの露光波長における該遮光性
膜の屈折率が該透明性膜の屈折率よりも大きいことを特
徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクで
ある。このため、露光波長に対する反射防止の効果を有
し、ウエハー上へのマスクパターン転写時に、多重反射
によるパターン精度の低下を防ぐことができる。
に、遮光性膜、及び透明性膜が順次に形成されたハーフ
トーン型位相シフトマスク用ブランクであって、ハーフ
トーン型位相シフトマスクの露光波長における該遮光性
膜の屈折率が該透明性膜の屈折率よりも大きいことを特
徴とするハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクで
ある。このため、露光波長に対する反射防止の効果を有
し、ウエハー上へのマスクパターン転写時に、多重反射
によるパターン精度の低下を防ぐことができる。
【００１０】また、本発明は、上記発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記遮光
性膜の主たる構成元素と前記透明性膜の主たる構成元素
が同一であることを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク用ブランクである。このため、膜を形成する際
に、製造条件の変更等が簡易な変更で、下層膜と上層膜
を連続的に形成することができ、製造効率を飛躍的に向
上させることが可能となる。例えば、マスク用ブランク
の製造に最も適する方法としてスパッタリング法が知ら
れているが、この場合、同一のスパッタリングターゲッ
トを用い、成膜時の条件、例えば、酸素流量等の雰囲気
の変更だけで、下層膜と上層膜を連続的に形成すること
ができる。
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記遮光
性膜の主たる構成元素と前記透明性膜の主たる構成元素
が同一であることを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク用ブランクである。このため、膜を形成する際
に、製造条件の変更等が簡易な変更で、下層膜と上層膜
を連続的に形成することができ、製造効率を飛躍的に向
上させることが可能となる。例えば、マスク用ブランク
の製造に最も適する方法としてスパッタリング法が知ら
れているが、この場合、同一のスパッタリングターゲッ
トを用い、成膜時の条件、例えば、酸素流量等の雰囲気
の変更だけで、下層膜と上層膜を連続的に形成すること
ができる。
【００１１】また、本発明は、上記発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、その分光
反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の波長領域に、ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長が含まれるよう
に、分光反射率曲線が設定されていることを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。こ
のため、露光波長における反射率の低減が達成され、多
重反射におけるマスクパターン精度の低下を防ぐことが
でき、また、検査波長が分光反射率の極大点を与える波
長付近に含まれることにより、検査・寸法測定に必要な
透過部と半透過部とのコントラストを得ることができ
る。
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、その分光
反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の波長領域に、ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長が含まれるよう
に、分光反射率曲線が設定されていることを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクである。こ
のため、露光波長における反射率の低減が達成され、多
重反射におけるマスクパターン精度の低下を防ぐことが
でき、また、検査波長が分光反射率の極大点を与える波
長付近に含まれることにより、検査・寸法測定に必要な
透過部と半透過部とのコントラストを得ることができ
る。
【００１２】また、本発明は上記発明によるハーフトー
ン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記極小点
と、前記ハーフトーン型位相シフトマスクの露光波長が
ほぼ一致することを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク用ブランクである。このため、露光の際の反射
を最小にすることができる。
ン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記極小点
と、前記ハーフトーン型位相シフトマスクの露光波長が
ほぼ一致することを特徴とするハーフトーン型位相シフ
トマスク用ブランクである。このため、露光の際の反射
を最小にすることができる。
【００１３】また、本発明は、上記発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長が、１５７ｎｍ
（Ｆ２レーザー）、１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）、２
４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）、３６５ｎｍ（ｉ線）、４
３６ｎｍ（ｇ線）のいずれかから選ばれた露光波長であ
る際に、その分光反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の
波長領域に、該露光波長と同一波長より、同一波長が存
在しない場合は直近の波長より下記波長の順序を段階と
する、一段階から四段階長い波長のいずれかが含まれる
ように、分光反射率曲線が設定されていることを特徴と
するハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであ
る。１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、３２５ｎｍ
（Ｈｅ−Ｃｄレーザー）、３６５ｎｍ、４３６ｎｍ、４
８８ｎｍ（Ａｒレーザー）、５４６ｎｍ（ｅ線）、６３
３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザー）、７８０ｎｍ（Ｇａ−Ａ
ｓレーザー）
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長が、１５７ｎｍ
（Ｆ２レーザー）、１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）、２
４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）、３６５ｎｍ（ｉ線）、４
３６ｎｍ（ｇ線）のいずれかから選ばれた露光波長であ
る際に、その分光反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の
波長領域に、該露光波長と同一波長より、同一波長が存
在しない場合は直近の波長より下記波長の順序を段階と
する、一段階から四段階長い波長のいずれかが含まれる
ように、分光反射率曲線が設定されていることを特徴と
するハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクであ
る。１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、３２５ｎｍ
（Ｈｅ−Ｃｄレーザー）、３６５ｎｍ、４３６ｎｍ、４
８８ｎｍ（Ａｒレーザー）、５４６ｎｍ（ｅ線）、６３
３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザー）、７８０ｎｍ（Ｇａ−Ａ
ｓレーザー）
【００１４】例えば、露光波長が１５７ｎｍである場合
には、同一波長が存在しないため、直近の波長である１
９３ｎｍ若しくは１９３ｎｍより一段階から四段階長い
波長、即ち２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、３２５ｎｍ、３６
５ｎｍの波長のいずれかが、分光反射率曲線の極大点を
挟む変曲点間の波長領域に含まれるように、分光反射率
曲線が設定されているというものである。
には、同一波長が存在しないため、直近の波長である１
９３ｎｍ若しくは１９３ｎｍより一段階から四段階長い
波長、即ち２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、３２５ｎｍ、３６
５ｎｍの波長のいずれかが、分光反射率曲線の極大点を
挟む変曲点間の波長領域に含まれるように、分光反射率
曲線が設定されているというものである。
【００１５】さらに例を挙げれば、露光波長が１９３ｎ
ｍである場合には、同一波長である１９３ｎｍより一段
階から四段階長い波長、即ち２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、
３２５ｎｍ、３６５ｎｍの波長のいずれかが、分光反射
率曲線の極大点を挟む変曲点間の波長領域に含まれるよ
うに、分光反射率曲線が設定されているというものであ
る。
ｍである場合には、同一波長である１９３ｎｍより一段
階から四段階長い波長、即ち２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、
３２５ｎｍ、３６５ｎｍの波長のいずれかが、分光反射
率曲線の極大点を挟む変曲点間の波長領域に含まれるよ
うに、分光反射率曲線が設定されているというものであ
る。
【００１６】このため、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５
７ｎｍ、３２５ｎｍ、３６５ｎｍ、４３６ｎｍ、４８８
ｎｍ、５４６ｎｍ、６３３ｎｍ、７８０ｎｍから選ばれ
露光波長と同一波長より一段階から四段階長い波長のい
ずれかが、同一波長が存在しない場合は直近の波長若し
くは直近の波長より一段階から四段階長い波長のいずれ
かで、ハーフトーン型位相シフトマスクの検査を行うこ
とが可能となる。すなわち、その検査波長において反射
率が高くなるため、検査に必要なコントラストを得るこ
とができ、精度の高い検査が可能となる。なお、検査は
具体的には、パターン寸法測定やパターン欠け、パター
ン残り等に代表される。
７ｎｍ、３２５ｎｍ、３６５ｎｍ、４３６ｎｍ、４８８
ｎｍ、５４６ｎｍ、６３３ｎｍ、７８０ｎｍから選ばれ
露光波長と同一波長より一段階から四段階長い波長のい
ずれかが、同一波長が存在しない場合は直近の波長若し
くは直近の波長より一段階から四段階長い波長のいずれ
かで、ハーフトーン型位相シフトマスクの検査を行うこ
とが可能となる。すなわち、その検査波長において反射
率が高くなるため、検査に必要なコントラストを得るこ
とができ、精度の高い検査が可能となる。なお、検査は
具体的には、パターン寸法測定やパターン欠け、パター
ン残り等に代表される。
【００１７】また、本発明は、上記発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長における反射率
が５％以下であることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランクである。このため、露光の際の
反射を低く抑制することができ、ウエハー上へのパター
ン転写時に、多重反射によるパターン精度の低下を防ぐ
ことができる。
ーン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、前記ハー
フトーン型位相シフトマスクの露光波長における反射率
が５％以下であることを特徴とするハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランクである。このため、露光の際の
反射を低く抑制することができ、ウエハー上へのパター
ン転写時に、多重反射によるパターン精度の低下を防ぐ
ことができる。
【００１８】また、本発明は、上記発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造したこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクであ
る。
ーン型位相シフトマスク用ブランクを用いて製造したこ
とを特徴とするハーフトーン型位相シフトマスクであ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明を一実施の形態に基づいて
以下に説明する。図１（ａ）は、本発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクの構造の一実施例を
示す断面図である。また、図１（ｂ）、（ｃ）は，本発
明によるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程、
及び製造したハーフトーン型位相シフトマスクの一例を
示す断面図である。また、図２は、３層膜或いは透明基
板上の２層膜による反射防止の説明図である。
以下に説明する。図１（ａ）は、本発明によるハーフト
ーン型位相シフトマスク用ブランクの構造の一実施例を
示す断面図である。また、図１（ｂ）、（ｃ）は，本発
明によるハーフトーン型位相シフトマスクの製造工程、
及び製造したハーフトーン型位相シフトマスクの一例を
示す断面図である。また、図２は、３層膜或いは透明基
板上の２層膜による反射防止の説明図である。
【００２０】以下に、本発明によるハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランク、及びハーフトーン型位相シフ
トマスクに形成されている薄膜の屈折率、膜厚、及びそ
の関連について説明する。一般に、透明基板上に成膜さ
れた透明性２層膜に対する光の透過率や反射率はこれら
の膜の光学定数（屈折率、消衰係数）と膜厚、及び基
板、露光雰囲気（通常は空気）の屈折率に依存し、膜中
での多重干渉の結果として定まる。
シフトマスク用ブランク、及びハーフトーン型位相シフ
トマスクに形成されている薄膜の屈折率、膜厚、及びそ
の関連について説明する。一般に、透明基板上に成膜さ
れた透明性２層膜に対する光の透過率や反射率はこれら
の膜の光学定数（屈折率、消衰係数）と膜厚、及び基
板、露光雰囲気（通常は空気）の屈折率に依存し、膜中
での多重干渉の結果として定まる。
【００２１】透明基板上に形成された透明性２層膜の反
射率を０にするための条件、すなわち反射防止条件は、
例えば、図２のように、垂直入射を仮定し、透明基板を
含めた３層構造を考えたとき、層１、層２、層３及び空
気の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２ 、ｎ３ およびｎ０
とすると、 ｎ２ ／ｎ１ ＝√（ｎ３ ／ｎ０ ） ・・・・（ １） かつ、屈折率ｎ１ の層１及び屈折率ｎ２ の層２それ
ぞれの膜厚をｄ１ 、ｄ２ とすると、 ｄ１ ＝（２ｍ＋１）λ／８ｎ１ （ｍ＝０、１、２、・・・） ｄ２ ＝（２ｍ＋１）λ／８ｎ２ （ｍ＝０、１、２、・・・） ・・・・・・・・・・（２） である。
射率を０にするための条件、すなわち反射防止条件は、
例えば、図２のように、垂直入射を仮定し、透明基板を
含めた３層構造を考えたとき、層１、層２、層３及び空
気の屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２ 、ｎ３ およびｎ０
とすると、 ｎ２ ／ｎ１ ＝√（ｎ３ ／ｎ０ ） ・・・・（ １） かつ、屈折率ｎ１ の層１及び屈折率ｎ２ の層２それ
ぞれの膜厚をｄ１ 、ｄ２ とすると、 ｄ１ ＝（２ｍ＋１）λ／８ｎ１ （ｍ＝０、１、２、・・・） ｄ２ ＝（２ｍ＋１）λ／８ｎ２ （ｍ＝０、１、２、・・・） ・・・・・・・・・・（２） である。
【００２２】上記数式（１）、及び（２）が満たされれ
ば、反射率は０となる。同様に層２が金属性の膜である
場合においては、数式（１）、及び（２）を完全には満
たさなくとも、ｎ０ ＜ｎ２ ／ｎ１ ＜ｎ３ となる
ように成膜すれば、ある程度の反射防止効果を得ること
ができる。
ば、反射率は０となる。同様に層２が金属性の膜である
場合においては、数式（１）、及び（２）を完全には満
たさなくとも、ｎ０ ＜ｎ２ ／ｎ１ ＜ｎ３ となる
ように成膜すれば、ある程度の反射防止効果を得ること
ができる。
【００２３】このように数式（１）、及び（２）が満た
されれば、反射率は低く抑えられるが、例えば、透明基
板として合成石英を用いた場合、その屈折率は、露光波
長でｎ３ ＝１．５程度であるので、 ｎ２ ／ｎ１ ＝√ｎ３ ＝１．２２ となり、ｎ２ ＞ｎ１ となることが必要条件となる。
されれば、反射率は低く抑えられるが、例えば、透明基
板として合成石英を用いた場合、その屈折率は、露光波
長でｎ３ ＝１．５程度であるので、 ｎ２ ／ｎ１ ＝√ｎ３ ＝１．２２ となり、ｎ２ ＞ｎ１ となることが必要条件となる。
【００２４】図１（ａ）に示すように、本発明のハーフ
トーン型位相シフトマスク用ブランクは、透明基板
（３）の上に透明性膜（１）を上層膜とし、遮光性膜
（２）を下層膜とする２層膜を形成することにより作製
されたものである。ゆえに、ハーフトーン型位相シフト
マスク用ブランクは、透明基板（３）も含めて、遮光性
膜（２）、透明性膜（１）からなる３層構造であり、さ
らに、各層の光学定数を異ならしめて露光波長に対する
全体の位相変化量および透過率が所望の値となり、かつ
反射防止条件を満足するように構成されている。各層の
光学定数を異ならしめるためには、透明性膜と遮光性膜
を形成する際に、異なる材料を用いるか、或いは同一の
材料を用いて成膜条件を変化させればよい。
トーン型位相シフトマスク用ブランクは、透明基板
（３）の上に透明性膜（１）を上層膜とし、遮光性膜
（２）を下層膜とする２層膜を形成することにより作製
されたものである。ゆえに、ハーフトーン型位相シフト
マスク用ブランクは、透明基板（３）も含めて、遮光性
膜（２）、透明性膜（１）からなる３層構造であり、さ
らに、各層の光学定数を異ならしめて露光波長に対する
全体の位相変化量および透過率が所望の値となり、かつ
反射防止条件を満足するように構成されている。各層の
光学定数を異ならしめるためには、透明性膜と遮光性膜
を形成する際に、異なる材料を用いるか、或いは同一の
材料を用いて成膜条件を変化させればよい。
【００２５】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブラン
クの透明性膜及び遮光性膜を形成する材料としては、例
えば、ＺｒとＳｉを主要な構成元素とするものが挙げら
れるが、Ｚｒ以外でもＨｆ、Ｔｉ、Ｍｏなど他の金属で
も同様の傾向が見られるのでこれらの金属を用いること
も可能である。
クの透明性膜及び遮光性膜を形成する材料としては、例
えば、ＺｒとＳｉを主要な構成元素とするものが挙げら
れるが、Ｚｒ以外でもＨｆ、Ｔｉ、Ｍｏなど他の金属で
も同様の傾向が見られるのでこれらの金属を用いること
も可能である。
【００２６】
【実施例】以下に、本発明のハーフトーン型位相シフト
マスク用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位
相シフトマスクを実施例により説明する。 ＜実施例１＞本実施例１では、図１に示すハーフトーン
型位相シフトマスク用ブランク、及びハーフトーン型位
相シフトマスクの構成および製造工程について説明す
る。屈折率ｎ＝１．５１、消衰係数ｋ＝０（波長λ＝２
４８ｎｍ、以下同様）を有する石英基板からなる透明基
板（３）上にジルコニウムシリサイドターゲットを用
い、アルゴンガスに酸素を適量添加した反応性スパッタ
リング法により成膜を行い、遮光性膜（２）を形成し
た。このときの遮光性膜の膜厚は、４２．３ｎｍであっ
た。この遮光性膜（２）の光学定数は、あらかじめ予備
実験により確認しており、屈折率ｎ＝２．３３、消衰係
数ｋ＝０．７３であった。
マスク用ブランク、及びそれを用いたハーフトーン型位
相シフトマスクを実施例により説明する。 ＜実施例１＞本実施例１では、図１に示すハーフトーン
型位相シフトマスク用ブランク、及びハーフトーン型位
相シフトマスクの構成および製造工程について説明す
る。屈折率ｎ＝１．５１、消衰係数ｋ＝０（波長λ＝２
４８ｎｍ、以下同様）を有する石英基板からなる透明基
板（３）上にジルコニウムシリサイドターゲットを用
い、アルゴンガスに酸素を適量添加した反応性スパッタ
リング法により成膜を行い、遮光性膜（２）を形成し
た。このときの遮光性膜の膜厚は、４２．３ｎｍであっ
た。この遮光性膜（２）の光学定数は、あらかじめ予備
実験により確認しており、屈折率ｎ＝２．３３、消衰係
数ｋ＝０．７３であった。
【００２７】次に、遮光性膜（２）上に遮光性膜の成膜
時と同一のジルコニウムシリサイドターゲットを用い、
アルゴンガスに酸素を適量添加した反応性スパッタリン
グ法により成膜を行い、透明性膜（１）を形成した。こ
のときの透明性膜の膜厚は９２．７ｎｍであった。この
透明性膜（１）の光学定数は、あらかじめ予備実験によ
り確認しており、屈折率ｎ＝１．９４、消衰係数ｋ＝０
であった。
時と同一のジルコニウムシリサイドターゲットを用い、
アルゴンガスに酸素を適量添加した反応性スパッタリン
グ法により成膜を行い、透明性膜（１）を形成した。こ
のときの透明性膜の膜厚は９２．７ｎｍであった。この
透明性膜（１）の光学定数は、あらかじめ予備実験によ
り確認しており、屈折率ｎ＝１．９４、消衰係数ｋ＝０
であった。
【００２８】このように石英基板上にジルコニウムシリ
サイドターゲットを用いて、上層を透明性膜、下層を遮
光性膜とする２層膜を形成することにより、図１（ａ）
に示すような構造のＫｒＦレーザー露光光（波長２４８
ｎｍ）に対する位相差が１８０．２１度で、透過率が２
０．１２％の高透過率対応の位相シフト型ハーフトーン
マスク用ブランクを得た。
サイドターゲットを用いて、上層を透明性膜、下層を遮
光性膜とする２層膜を形成することにより、図１（ａ）
に示すような構造のＫｒＦレーザー露光光（波長２４８
ｎｍ）に対する位相差が１８０．２１度で、透過率が２
０．１２％の高透過率対応の位相シフト型ハーフトーン
マスク用ブランクを得た。
【００２９】図３に上記のハーフトーン型位相シフトマ
スク用ブランクの分光透過率曲線、及び分光反射率曲線
を示す。分光反射率は、波長２００ｎｍ付近及び３３０
ｎｍ付近で極大をとり、波長２５０ｎｍ付近及び５５０
ｎｍ付近で極小をとる。また、波長２２０ｎｍ付近、２
７０ｎｍ付近及び４２０ｎｍ付近で変曲点をもつ。この
とき、露光波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー露
光時）は、波長２５０ｎｍ付近の極小点と波長２２０ｎ
ｍ付近及び２７０ｎｍ付近の変曲点を含む波長領域に含
まれる。
スク用ブランクの分光透過率曲線、及び分光反射率曲線
を示す。分光反射率は、波長２００ｎｍ付近及び３３０
ｎｍ付近で極大をとり、波長２５０ｎｍ付近及び５５０
ｎｍ付近で極小をとる。また、波長２２０ｎｍ付近、２
７０ｎｍ付近及び４２０ｎｍ付近で変曲点をもつ。この
とき、露光波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー露
光時）は、波長２５０ｎｍ付近の極小点と波長２２０ｎ
ｍ付近及び２７０ｎｍ付近の変曲点を含む波長領域に含
まれる。
【００３０】また、検査波長３６５ｎｍ（高圧水銀灯ｉ
線）は３３０ｎｍ付近の極大点と波長２７０ｎｍ付近及
び４２０ｎｍ付近の変曲点を含む波長領域に含まれる。
さらに、露光波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー
露光時）における反射率は０．２５％であり、露光時に
おける多重反射の影響を十分に低減できる。また、検査
波長３６５ｎｍ（高圧水銀灯ｉ線）における反射率は２
７．１％、透過率は３０．３％であり、検査時に必要な
コントラストを得ることができる。
線）は３３０ｎｍ付近の極大点と波長２７０ｎｍ付近及
び４２０ｎｍ付近の変曲点を含む波長領域に含まれる。
さらに、露光波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザー
露光時）における反射率は０．２５％であり、露光時に
おける多重反射の影響を十分に低減できる。また、検査
波長３６５ｎｍ（高圧水銀灯ｉ線）における反射率は２
７．１％、透過率は３０．３％であり、検査時に必要な
コントラストを得ることができる。
【００３１】次に、図１（ｂ）に示すように、このよう
にして得たハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク
にレジストを塗布し、露光、現像等のレジストプロセス
を経てレジストパターン（４）を形成し、ドライエッチ
ング、レジストパターンの剥膜を行って、図１（ｃ）に
示すような、透明基板（３）上に遮光性膜パターン（２
ａ）、透明性膜パターン（１ａ）が形成されたハーフト
ーン型位相シフトマスクを得た。ドライエッチング条件
は以下の通りである。ドライエッチング装置にはＲＩＥ
装置を使用した。 ・エッチングガス ：ＢＣｌ３ ・圧 力 ：１０Ｐａ（透明性膜）、２０Ｐａ（遮光性膜） ・高 周 波 出 力：１２５Ｗ（透明性膜）、６０Ｗ（遮光性膜） 尚、エッチングガスはこの他の塩素系ガスやフッ素系ガ
スを使った場合でもエッチングは可能である。
にして得たハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク
にレジストを塗布し、露光、現像等のレジストプロセス
を経てレジストパターン（４）を形成し、ドライエッチ
ング、レジストパターンの剥膜を行って、図１（ｃ）に
示すような、透明基板（３）上に遮光性膜パターン（２
ａ）、透明性膜パターン（１ａ）が形成されたハーフト
ーン型位相シフトマスクを得た。ドライエッチング条件
は以下の通りである。ドライエッチング装置にはＲＩＥ
装置を使用した。 ・エッチングガス ：ＢＣｌ３ ・圧 力 ：１０Ｐａ（透明性膜）、２０Ｐａ（遮光性膜） ・高 周 波 出 力：１２５Ｗ（透明性膜）、６０Ｗ（遮光性膜） 尚、エッチングガスはこの他の塩素系ガスやフッ素系ガ
スを使った場合でもエッチングは可能である。
【００３２】
【発明の効果】本発明は、ハーフトーン型位相シフトマ
スクの露光波長における遮光性膜の屈折率が透明性膜の
屈折率よりも大きいハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクであるので、露光波長に対する反射防止効果を
有し、ウエハー上へのマスクパターン転写時に、多重反
射によるパターン精度の低下を防ぐハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランクとなる。
スクの露光波長における遮光性膜の屈折率が透明性膜の
屈折率よりも大きいハーフトーン型位相シフトマスク用
ブランクであるので、露光波長に対する反射防止効果を
有し、ウエハー上へのマスクパターン転写時に、多重反
射によるパターン精度の低下を防ぐハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランクとなる。
【００３３】また、本発明は、遮光性膜の主たる構成元
素と透明性膜の主たる構成元素が同一であるので、膜を
形成する際の製造条件の変更等が簡易な変更で、下層膜
と上層膜を連続的に形成することができ、製造効率を飛
躍的に向上させることが可能となる。
素と透明性膜の主たる構成元素が同一であるので、膜を
形成する際の製造条件の変更等が簡易な変更で、下層膜
と上層膜を連続的に形成することができ、製造効率を飛
躍的に向上させることが可能となる。
【００３４】また、本発明は、その分光反射率曲線の極
小点を挟む変曲点間の波長領域に、ハーフトーン型位相
シフトマスクの露光波長が含まれるように、分光反射率
曲線が設定されているので、露光波長における反射率の
低減が達成され、また、検査・寸法測定に必要な透過部
と半透過部とのコントラストを得ることができる。ま
た、本発明は、極小点とハーフトーン型位相シフトマス
クの露光波長がほぼ一致するので、露光の際の反射を最
小にすることができる。
小点を挟む変曲点間の波長領域に、ハーフトーン型位相
シフトマスクの露光波長が含まれるように、分光反射率
曲線が設定されているので、露光波長における反射率の
低減が達成され、また、検査・寸法測定に必要な透過部
と半透過部とのコントラストを得ることができる。ま
た、本発明は、極小点とハーフトーン型位相シフトマス
クの露光波長がほぼ一致するので、露光の際の反射を最
小にすることができる。
【００３５】また、本発明は、露光波長が、１５７ｎｍ
（Ｆ２レーザー）、１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）、２
４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）、３６５ｎｍ（ｉ線）、４
３６ｎｍ（ｇ線）のいずれかから選ばれた露光波長であ
る際に、その分光反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の
波長領域に、露光波長と同一波長より一段階から四段階
長い波長のいずれかが含まれるように、分光反射率曲線
が設定されているので、検査波長において反射率が高く
なり、検査に必要なコントラストを得ることができ、精
度の高い検査が可能となる。
（Ｆ２レーザー）、１９３ｎｍ（ＡｒＦレーザー）、２
４８ｎｍ（ＫｒＦレーザー）、３６５ｎｍ（ｉ線）、４
３６ｎｍ（ｇ線）のいずれかから選ばれた露光波長であ
る際に、その分光反射率曲線の極小点を挟む変曲点間の
波長領域に、露光波長と同一波長より一段階から四段階
長い波長のいずれかが含まれるように、分光反射率曲線
が設定されているので、検査波長において反射率が高く
なり、検査に必要なコントラストを得ることができ、精
度の高い検査が可能となる。
【００３６】また、本発明は、露光波長における反射率
が５％以下であるので、露光の際の反射を低く抑制する
ことができ、ウエハー上へのパターン転写時に、多重反
射によるパターン精度の低下を防ぐことができる。
が５％以下であるので、露光の際の反射を低く抑制する
ことができ、ウエハー上へのパターン転写時に、多重反
射によるパターン精度の低下を防ぐことができる。
【００３７】また、本発明は、上記ハーフトーン型位相
シフトマスク用ブランクを用いて製造したハーフトーン
型位相シフトマスクであるので、上記効用を有するハー
フトーン型位相シフトマスクとなる。
シフトマスク用ブランクを用いて製造したハーフトーン
型位相シフトマスクであるので、上記効用を有するハー
フトーン型位相シフトマスクとなる。
【図１】（ａ）は、本発明によるハーフトーン型位相シ
フトマスク用ブランクの構造の一実施例を示す断面図で
ある。（ｂ）は，本発明によるハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造工程図である。（ｃ）は，本発明による
ハーフトーン型位相シフトマスクの一例を示す断面図で
ある。
フトマスク用ブランクの構造の一実施例を示す断面図で
ある。（ｂ）は，本発明によるハーフトーン型位相シフ
トマスクの製造工程図である。（ｃ）は，本発明による
ハーフトーン型位相シフトマスクの一例を示す断面図で
ある。
【図２】２層膜による反射防止の説明図である。
【図３】ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクの
分光透過率曲線、及び分光反射率曲線である。
分光透過率曲線、及び分光反射率曲線である。
【符号の説明】 １…透明性膜 １ａ…透明性膜パターン ２…遮光性膜 ２ａ…遮光性膜パターン ３…透明基板（合成石英） ４…レジストパターン ５…層１ ６…層２ ７…層３ ８…入射光 ９…反射光
フロントページの続き (72)発明者 原口 崇 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 金山 浩一郎 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H095 BB03 2H097 CA12 CA13 CA14 LA10
Claims (7)
- 【請求項１】透明基板上に、遮光性膜、及び透明性膜が
順次に形成されたハーフトーン型位相シフトマスク用ブ
ランクであって、ハーフトーン型位相シフトマスクの露
光波長における該遮光性膜の屈折率が該透明性膜の屈折
率よりも大きいことを特徴とするハーフトーン型位相シ
フトマスク用ブランク。 - 【請求項２】前記遮光性膜の主たる構成元素と前記透明
性膜の主たる構成元素が同一であることを特徴とする請
求項１記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブラン
ク。 - 【請求項３】請求項１、又は請求項２記載のハーフトー
ン型位相シフトマスク用ブランクにおいて、その分光反
射率曲線の極小点を挟む変曲点間の波長領域に、ハーフ
トーン型位相シフトマスクの露光波長が含まれるよう
に、分光反射率曲線が設定されていることを特徴とする
ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 【請求項４】前記極小点と前記ハーフトーン型位相シフ
トマスクの露光波長がほぼ一致することを特徴とする請
求項３記載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブラン
ク。 - 【請求項５】前記ハーフトーン型位相シフトマスクの露
光波長が、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３６
５ｎｍ、４３６ｎｍのいずれかから選ばれた露光波長で
ある際に、その分光反射率曲線の極小点を挟む変曲点間
の波長領域に、該露光波長と同一波長より、同一波長が
存在しない場合は直近の波長より下記波長の順序を段階
とする、一段階から四段階長い波長のいずれかが含まれ
るように、分光反射率曲線が設定されていることを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のハ
ーフトーン型位相シフトマスク用ブランク。１９３ｎ
ｍ、２４８ｎｍ、２５７ｎｍ、３２５ｎｍ、３６５ｎ
ｍ、４３６ｎｍ、４８８ｎｍ、５４６ｎｍ、６３３ｎ
ｍ、７８０ｎｍ - 【請求項６】前記ハーフトーン型位相シフトマスクの露
光波長における反射率が５％以下であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のハーフ
トーン型位相シフトマスク用ブランク。 - 【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記
載のハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクを用い
て製造したことを特徴とするハーフトーン型位相シフト
マスク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021193A JP4951813B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001021193A JP4951813B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002229177A true JP2002229177A (ja) | 2002-08-14 |
| JP4951813B2 JP4951813B2 (ja) | 2012-06-13 |
Family
ID=18886790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001021193A Expired - Fee Related JP4951813B2 (ja) | 2001-01-30 | 2001-01-30 | ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4951813B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003322954A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-11-14 | Hoya Corp | ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク |
| JP2004004791A (ja) * | 2002-04-25 | 2004-01-08 | Hoya Corp | ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク |
| JP2009176795A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Oki Semiconductor Co Ltd | ウエハプロセス適用基板及びその製造方法 |
| US7611808B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-11-03 | Hoya Corporation | Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask |
| JP2010044274A (ja) * | 2008-08-15 | 2010-02-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | グレートーンマスクブランク、グレートーンマスク、及び製品加工標識又は製品情報標識の形成方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07134392A (ja) * | 1993-05-25 | 1995-05-23 | Toshiba Corp | 露光用マスクとパターン形成方法 |
| JPH10186632A (ja) * | 1996-10-24 | 1998-07-14 | Toppan Printing Co Ltd | ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク |
| JP2001201842A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-07-27 | Ulvac Seimaku Kk | 位相シフトフォトマスクブランクス及び位相シフトフォトマスク並びに半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-01-30 JP JP2001021193A patent/JP4951813B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07134392A (ja) * | 1993-05-25 | 1995-05-23 | Toshiba Corp | 露光用マスクとパターン形成方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US7611808B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-11-03 | Hoya Corporation | Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask |
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| JP2010044274A (ja) * | 2008-08-15 | 2010-02-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | グレートーンマスクブランク、グレートーンマスク、及び製品加工標識又は製品情報標識の形成方法 |
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|---|---|
| JP4951813B2 (ja) | 2012-06-13 |
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